DE60022190T2

DE60022190T2 - Tintenstrahldruckzusammensetzungen mit esterterminierten dimeren auf der basis von oligo(estern/amiden)

Info

Publication number: DE60022190T2
Application number: DE60022190T
Authority: DE
Inventors: S. Mark PAVLIN
Original assignee: Arizona Chemical Co LLC
Current assignee: Kraton Chemical LLC
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2020-06-20
Also published as: WO2000078878A2; ES2248097T3; DE60022190D1; EP1187886B1; US6350889B1; JP2003503537A; EP1187886A2; AU6404800A; WO2000078878A3; ATE302829T1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Heißschmelztinten und oligomere Komponenten derselben mit Ester- und fakultativ Amidgruppen sowie Verfahren zum Drucken mit solchen Tinten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Heißschmelztinten sind dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Raumtemperatur fest und bei einer erhöhten Temperatur, bei der die Heißschmelztinte auf ein Substrat aufgebracht wird, geschmolzen sind. Heißschmelztinten werden in breitem Umfang beim Tintenstrahldrucken verwendet und sind auch zur Verwendung beim Flexo-, Tief- und Kupferdruck vorgeschlagen worden.
Tintenstrahldruck ist ein gut bekanntes Verfahren für das kontaktlose Bedrucken von Substraten wie etwa Papier, Kunststoffilmen, Metallfolien und dergleichen. Auf den Punkt gebracht, stößt Tintenstrahldruck einen Strom aus flüssiger Tinte durch eine sehr kleine Öffnung aus, und danach, in einem bestimmten Abstand von der Öffnung, bekannt als Aufbrechabstand, trennt sich der Strom in winzige Tröpfchen mit gleichförmiger Größe. Die Tintentröpfchen wandern durch die Luft, bis sie auf ein Substrat treffen, woraufhin die Tinte auf dem Substrat ein Bild bildet.
Verschiedene Technologien sind entwickelt worden, um Strahltinte in einer bildähnlichen Art und Weise vom Druckkopf einer Druckvorrichtung zu einem Substrat zu lenken. Bei einer Technologie, Drop-on-demand genannt, geht der Druckkopf über ein Substrat hinweg und stößt nur Tintentröpfchen aus, wenn und wo Tinte wünschenswerterweise auf dem Substrat abgeschieden wird. Drop-on-demand-Technologie wird am häufigsten bei Desktop-Tintenstrahldruckern eingesetzt.
Im Gegensatz dazu stößt, in einem Verfahren, das als kontinuierlicher Strahldruck bekannt ist, der Druckkopf konstant Tintentröpfchen aus, wenn er über ein Substrat hinweggeht oder wenn das Substrat vor dem Druckkopf vorbeiläuft. Ein Leitsystem ist zwischen dem Druckkopf und dem Substrat angeordnet, so daß Tintentröpfchen entweder zu einer spezifischen Stelle auf dem Substrat oder zu einer Rückführrinne gelenkt werden, wenn die Tröpfchen, die ausgestoßen werden, nicht mit dem Substrat in Kontakt kommen sollten. Ein typischer kontinuierlicher Tintenstrahldrucker setzt Tinte ein, der eine elektrische Ladung mitgegeben werden kann, und das Leitsystem ist ein elektrostatisches Feld, das mit den geladenen Tintentröpfchen wechselwirken und sie zu einer gewünschten Stelle lenken wird. Kontinuierliches Tintenstrahldrucken ist häufiger bei industriellem Druck als bei Desktop-Druck zu sehen.
Strahltinten, die für entweder Drop-on-demand- oder kontinuierlichen Tintenstrahldruck geeignet sind, können entweder als flüssige Strahltinten oder Heißschmelz-Strahltinten klassifiziert werden. Jeder Tintentyp enthält typischerweise sowohl Färbemittel als auch Träger, wobei der Träger ein Material ist, das das Färbemittel löst oder suspendiert. Eine flüssige Strahltinte ist bei Raumtemperatur flüssig und liegt typischerweise bei etwa Raumtemperatur, wenn sie in einem Druckkopf aufbewahrt wird, bevor sie ausgestoßen wird. Eine einfache flüssige Strahltinte besteht aus einem wässrigen Träger und einem wasserlöslichen Farbstoff als dem Färbemittel. Nachdem eine flüssige Strahltinte mit einem Substrat in Kontakt gekommen ist, verdampft das Lösemittel typischerweise oder zieht vom Färbemittel weg, was das Färbemittel an der Stelle sichtbar zurücklässt, wo die Tinte anfänglich mit dem Substrat in Kontakt gekommen ist.
Im Gegensatz dazu ist eine Heißschmelz-Strahltinte bei Raumtemperatur fest und wird, bevor sie aus einem Tintenstrahldruckkopf ausgestoßen wird, bis zu einem geschmolzenen Zustand erhitzt. Beim Inkontaktkommen mit dem Substrat, das typischerweise bei Raumtemperatur liegt, wird die geschmolzene Heißschmelztinte abkühlen und fest werden. Eine einfache Heißschmelztinte besteht aus Wachs als dem Träger und einem Pigment oder Farbstoff als dem Färbemittel. Alle, oder nahezu alle, Komponenten einer Heißschmelztinte verbleiben an der Stelle, wo die geschmolzene Tinte mit dem Substrat in Kontakt kommt, d.h. es gibt wenig oder kein Wegziehen oder Verdampfen einer Heißschmelztinte.
Eine Tintenzusammensetzung, die beim Tintenstrahldruck nützlich ist, sollte bestimmte Eigenschaften haben. Es ist hoch wünschenswert, daß die Tinte eine konsistente Aufbrechlänge, Tröpfchenviskosität und, wenigstens bei kontinuierlichem Strahldruck, eine konstante Tröpfchenladung unter den während des Tintenstrahldruckverfahrens eingesetzten Bedingungen zeigt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muß die Strahltintenzusammensetzung stabile Viskosität, stabile Widerstandseigenschaften haben und sollte bei Alterung nicht austrocknen.
Ein wichtiges Problem bei flüssigen Strahltinten taucht auf, weil sie beträchtliche Mengen Wasser und/oder organisches Lösemittel enthalten, die beim Stehen verdampfen, so daß diese Tinten austrocknen und zusammenbacken. Dies kann ein Blockieren der Druckkopföffnung(en) bewirken. Ein weiteres Problem ist, daß Verlust an flüchtigen Lösemitteln bewirkt, daß die Viskosität der Tinten ansteigt, was substantielle Veränderungen der Leistung der Tinten bewirken wird. Auch neigt ein poröses Substrat, wie etwa Papier, dazu, sich zu kräuseln und/oder zu verziehen, wenn mit großen Mengen an flüssiger Strahltinte gedruckt wird. Zusätzlich können organische Lösemittel in einer flüssigen Strahltinte nach dem Inkontaktkommen mit dem Substrat verdampfen, und dies kann Gesundheitsprobleme für einige Personen, die sich in der Nähe aufhalten, hervorrufen.
Ein weiteres Problem, das mit dem Vorhandensein von flüssigen Lösemitteln in einer flüssigen Strahltinte verbunden ist, ist, daß diese Lösemittel bewirken, daß das Färbemittel in das bedruckte Substrat hinein ausbluten, das typischerweise porös ist, mit der Folge, daß der Druck schlechte Auflösung zeigt. Obgleich speziell beschichtete poröse Substrate dieses Problem überwinden können, sind solche speziellen Substrate teuer und im allgemeinen nicht für andere Arten von Druck notwendig, z.B. Reprodruck, der gut mit „einfachem Papier", d.h. nicht-beschichtetem Standardblatt, funktioniert. Wenigstens in einer Büroumgebung ist es hoch wünschenswert, daß jedes Drucken, einschließlich Tintenstrahldrucken, auf „einfachem Papier" oder Standardfolien durchgeführt werden kann.
Heißschmelztinten bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber flüssigen Tinten. Wenn flüssige Tinte zum Beispiel verwendet wird, um Färbemittel auf einem porösen Substrat abzuscheiden, neigt das Färbemittel dazu, in das Substrat hineingetragen zu werden, wenn der flüssige Träger in das Substrat hineinzieht. Dies bewirkt eine Verringerung der Druckdichte und einen gewissen Verlust der Druckauflösung. Im Gegensatz dazu stellt die schnelle Verfestigung einer Heißschmelztinte sicher, daß das Färbemittel an die Oberfläche des Substrats gebunden wird, mit einem entsprechenden Anstieg der Druckdichte und -auflösung. Ein weiterer Vorteil ist, daß es wenig oder keine Kräuselung gibt, die mit dem Drucken von Heißschmelztinten verbunden ist, was in deutlichem Gegensatz zum Drucken steht, das mit flüssigen Tinten durchgeführt wird. Noch ein weiterer Vorteil ist, daß Heißschmelztinten leichter ohne Verschütten zu transportieren sind als flüssige Tinten.
Aus mehreren Gründen kann auch die Adhäsion von Färbemittel an einem Substrat beim Heißschmelzdruck überlegen sein. Weil der gesamte Träger in einer Heißschmelztinte mit dem Färbemittel an der Oberfläche des bedruckten Substrats verbleibt, statt zu verdampfen oder vom Färbemittel wegzuziehen, wie es beim Drucken mit flüssigen Tinten auftritt, ist ein Heißschmelzträger zum Beispiel besser geeignet, beim Fixieren des Färbemittels an der Substratoberfläche zu helfen. Auch werden Träger, die bei Raumtemperatur fest sind, natürlich bessere Fixiereigenschaften als flüssige Träger haben. Wenn man speziell auf das Tintenstrahldrucken schaut, bieten Heißschmelztinten den Vorteil, daß sie im wesentlichen keine flüchtigen Komponenten aufweisen. Somit gibt es keine Verdampfung von Komponenten in einer Heißschmelztinte und so keine entsprechenden Probleme mit Veränderungen der Tintenviskosität, mit dem Zusammenbacken und keine Gesundheitsrisiken aufgrund von Lösemittelverdampfung, wie sie bei flüssigen Tinten zu sehen sind.
In einem signifikanten Umfang bestimmen die Eigenschaften des Trägers die Eigenschaften einer Strahltinte. Der Stand der Technik offenbart mehrere Materialien, die als ein Träger verwendet werden können, manchmal bezeichnet als ein Vehikel, ein Bindemittel oder ein festes organisches Lösemittel, in Heißschmelztinten. U.S.-Patent 3,653,932, offenbart, Diester von Sebacinsäure (einer festen linearen C₁₀-Dicarbonsäure) und paraffinische Alkohole mit 12 oder weniger Kohlenstoffen zu verwenden. U.S.-Patent 4,390,369 offenbart, natürliches Wachs zu verwenden. U.S.-Patent 4,659,383 offenbart, C_20-24-Säuren oder -Alkohole zu verwenden. U.S.-Patent 4,820,346 offenbart, aromatische Sulfonamide zu verwenden. U.S.-Patent 4,830,671 offenbart, kurzkettige Polyamide zu verwenden. U.S.-Patent 5,151,120 offenbart, den Ethylester von Stearinsäure (einer festen linearen C₁₈-Carbonsäure) zu verwenden. U.S.-Patent 5,354,368 offenbart, Tallölkolophonium zu verwenden. Die Vorstehenden sind beispielhaft für den Stand der Technik, der sich mit Heißschmelztintenträgern befasst.
Trotz des signifikanten Umfangs an Forschung, die in dem Bereich von Trägern für Heißschmelztinten durchgeführt worden ist, besteht ein Bedürfnis in der Technik nach überlegenen Trägermaterialien, die in Heißschmelztinten nützlich sind, und nach Tinten mit solchen Trägermaterialien.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt stellt die Erfindung eine Verbindung von Formel (I) zur Verfügung:
worin, unabhängig bei jedem Vorkommen, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem zweiwertigen Rest, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein zweiwertiger Rest ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Zusammensetzung zur Verfügung, die mehrere Verbindungen einschließt, wie oben beschrieben.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Zusammensetzung zur Verfügung, die ein bildbildendes Mittel und wenigstens eine Verbindung, wie oben beschrieben, einschließt.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, das den Schritt einschließt, daß verschiedene Reaktanten miteinander zu Reaktion gebracht werden, um eine Reaktionsmischung zu liefern. Die Reaktanten schließen polymerisierte Fettsäure oder ein reaktives Äquivalent davon, Monoalkohol oder ein reaktives Äquivalent davon und Aminoalkohol oder ein reaktives Äquivalent davon ein. Die Reaktanten werden miteinander zur Reaktion gebracht, um eine Reaktionsmischung mit einer Säurezahl von weniger als 25 zu liefern. In einem verwandten Aspekt stellt die Erfindung Verbindungen und Zusammensetzungen zur Verfügung, die mit diesem Verfahren hergestellt sind.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Druckverfahren zur Verfügung. Das Verfahren schließt den Schritt des Inkontaktbringens eines Substrats mit einer Tinte ein. Die Tinte schließt eine bildbildende Komponente und eine Verbindung, wie oben beschrieben, ein.
Diese und verwandte Aspekte der Erfindung werden unten weiter beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 liefert chemische Strukturen für bestimmte Verbindungen der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie oben kurz zusammengefasst stellt die vorliegende Erfindung Verbindungen und Zusammensetzungen zur Verfügung, die als Tintenkomponenten nützlich sind, Verfahren zur Herstellung der Verbindungen, Zusammensetzungen und Tinten und Druckverfahren.
In einem Aspekt stellt die Erfindung eine Verbindung von Formel (1) zur Verfügung
worin, unabhängig bei jedem Vorkommen, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem zweiwertigen Rest, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein zweiwertiger Rest ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5.
Die durch Formel (1) definierten Verbindungen haben verschiedene charakterisierende Merkmale.
Diese Merkmale schließen die Struktur
ein, wobei diese Struktur ein-, zwei-, drei-, vier- oder fünfmal in einer Verbindung von Formel (1) auftreten wird, in Abhängigkeit von der Auswahl für „n". Weil diese Struktur sich selbst in einer Verbindung von Formel (1) wiederholt, wird sie hierin als die Wiederholungseinheit bezeichnet werden. Innerhalb der Wiederholungseinheit stellt X entweder Sauerstoff (O) oder mit Wasserstoff substituierten Stickstoff (NH) dar. Somit hat eine Verbindung von Formel (1) wenigstens vier Carbonyl(C=O)-Gruppen benachbart zu entweder O oder NH.
Eine Verbindung von Formel (1) ist grundsätzlich linear und hat eine Estergruppe in der Nähe jeden Endes. Zwischen diesen zwei terminalen Estergruppen befinden sich entweder zwei (wenn n = 1), vier (wenn n = 2), sechs (wenn n = 3), acht (wenn n = 4) oder zehn (wenn n = 5) innere Carbonylgruppen, die aus Ester- und Amidgruppen ausgewählt sind. Die vorliegende Erfindung liefert Verbindungen von Formel (1), in denen alle Carbonylgruppen Estergruppen sind, d.h. alle der inneren Carbonylgruppen zu einem Sauerstoff benachbart sind. Die vorliegende Erfindung liefert auch Verbindungen von Formel (1), in denen die inneren Carbonylgruppen sowohl Ester als auch Amid sind. Für jede Amidgruppe gibt es jedoch wenigstens eine innere Estergruppe, und wann immer ein R³ in Formel (1) an eine Amidgruppe gebunden ist, dann ist dieses R³ auch an eine Estergruppe gebunden. Demgemäß hat die Wiederholungseinheit innerhalb der Klammern von Formel (1) eine Ester- und eine Amidgruppe (X-R³-X ist NH-R³-O). Wie hierin verwendet ist „NH-R³-O" synonym mit „O- R³-NH", und um diesen Punkt zu veranschaulichen, sind sechs Strukturen, die von Formel (1) umfasst werden, wenn n = 2, in 1 dargestellt.
Weil Verbindungen von Formel (1) mehr als eine Wiederholungseinheit enthalten können, können die Verbindungen als oligomer bezeichnet werden, und eine spezifische Verbindung kann als ein Oligomer bezeichnet werden. Eine Verbindung wird wenigstens drei Estergruppen enthalten und kann eine oder mehrere Amidgruppen enthalten. Demgemäß können die Verbindungen, aus Vereinfachungsgründen, hierin als Oligo(ester/amide) bezeichnet werden.
In Verbindungen von Formel (1) ist R¹ ausgewählt aus linearen Alkylgruppen und insbesondere linearen Alkylgruppen mit wenigstens 20 Kohlenstoffen. Wie hierin verwendet, sind lineare Alkylgruppen gesättigte Kohlenwasserstoffgruppen, die aus einer Kette von Methylen(-CH₂–)-Gruppen gebildet sind. Mit anderen Worten wird die Alkylgruppe aus einer Kette von sich wiederholenden -CH₂–-Gruppen bestehen, die, an einem Ende, mit dem Sauerstoff abgeschlossen ist, an den R¹ in Formel (1) gebunden dargestellt ist, und am anderen Ende mit einem Wasserstoffatom.
Die R¹-Gruppen haben wenigstens 20 Kohlenstoffatome, damit das Oligo(ester/amid) von Formel (1) und Zusammensetzungen, die solche Oligo(ester/amide) enthalten, einen ausreichend hohen Erweichungspunkt haben werden, um kommerziell beim Tintenstrahldruck nützlich zu sein. Im allgemeinen, und bis zu einem bestimmten Punkt, wenn die Anzahl von Kohlenstoffatomen in einer R¹-Gruppe ansteigt, wird eine Verbindung von Formel (1) dazu neigen, einen höheren Erweichungspunkt zu haben. Wenn ein Oligo(ester/amid) R¹-Gruppen mit weniger als 20 Kohlenstoffatomen enthält, wird die Verbindung typischerweise einen Erweichungspunkt unterhalb etwa 50°C haben, möglicherweise unter 25°C, wenn die Anzahl von Kohlenstoffatomen in R¹ ausreichend klein gemacht wird. Das Oligo(ester/amid) der Erfindung hat vorzugsweise einen Erweichungspunkt oberhalb etwa 50°C, damit es nicht klebrig ist und leicht gehandhabt werden kann, ohne seine Form zu verlieren. Wenn der Erweichungspunkt einer Verbindung (oder einer Zusammensetzung, die eine Verbindung enthält) unter etwa 50°C fällt, kann die Verbindung oder Zusammensetzung schmelzen und/oder klebrig werden, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, wie sie während Lagerung oder Transport auftreten können.
In einem Aspekt haben die R¹-Gruppen jede mehr als 20 Kohlenstoffatome. In einem weiteren Aspekt haben die R¹-Gruppen jede wenigstens 22 Kohlenstoffe, und in weiteren Aspekten, hat wenigstens eine der R¹-Gruppe in einem Oligo(ester/amid) von Formel (1) 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 oder mehr Kohlenstoffe. In einem Aspekt haben die R¹-Gruppen jede 30–50 Kohlenstoffatome.
Die Oligo(ester/amide) von Formel (1) enthalten zwei R¹-Gruppen, eine an jedem Ende (Termini) der Verbindung. Die Identität von R¹ bei einem Auftreten ist unabhängig von der Identität von R¹ beim anderen Auftreten. Die R¹-Gruppen in Formel (1) können zum Beispiel an einem Ende der Verbindung eine C₂₀-Alkylgruppe und am anderen Ende eine C₂₁-Alkylgruppe sein. In einem Aspekt der Erfindung sind die zwei R¹-Gruppen in Formel (1) identisch oder enthalten wenigstens Anzahlen von Kohlenstoffatomen innerhalb eines gemeinsamen spezifizierten Bereichs. R¹ kann zum Beispiel C_30-50-Kohlenwasserstoffe einschließen. In dieser Ausführungsform enthalten die Verbindungen R¹-Gruppen, die aus wenigstens 30, aber weniger als 50, Kohlenstoffatomen gebildet sind.
In Formel (1) werden wenigstens einige der R²-Gruppen eine Struktur haben, die aus der Polymerisation ungesättigter Fettsäuren resultiert. Die Polymerisation ungesättigter Fettsäuren ist ein gut bekanntes und lange etabliertes Verfahren, insbesondere in der Schiffsausrüsterindustrie. Um polymerisierte Fettsäure herzustellen, wird ungesättigte monomere Fettsäure erhitzt, typischerweise in Gegenwart eines sauren Tonkatalysators, um zu bewirken, daß die monomeren Fettsäuremoleküle sich kovalent miteinander verbinden. Diese Polymerisationsreaktion führt zur Bildung von Fettsäure-Dimeren (Dimersäure), -Trimeren (Trimersäure) und Spezies höherer Ordnung. Polymerisierte Fettsäure ist typischerweise eine Mischung von Strukturen, in der individuelle Dimersäuren, Trimersäuren, etc. gesättigt, ungesättigt, zyklisch, azyklisch, etc. sein können. Somit ist eine detaillierte Charakterisierung der Struktur von polymerisierter Fettsäure nicht ohne weiteres zugänglich. Gute Diskussionen von Fettsäurepolymerisation können jedoch gefunden werden in z.B. U.S.-Patent Nr. 3,157,681 und Naval Stores – Production, Chemistry and Utilization, D. F. Zinkel und J. Russel (Hrg.), Pulp. Chem. Assoc. Inc., 1989, Chapter 23.
In Formel (1) stellt R² den Direst dar, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden. In einer bevorzugten Praxis werden die Verbindungen der Erfindung aus polymerisierter Fettsäure hergestellt, und zwei der Carboxylgruppen derselben durchlaufen Kondensationsreaktionen bei der Bildung der erfinderischen Verbindungen. Diese zwei reaktiven Carboxylgruppen bleiben somit an die R²-Gruppen gebunden, wie in Formel (1) dargestellt, in der R² von zwei Carbonylgruppen flankiert ist (wobei die Carbonylgruppen sich von den zwei Carbonylgruppen in der polymerisierten Fettsäure ableiten). Dementsprechend bleibt R², obgleich R² im Oligo(ester/amid) von Formel (1) als eine Struktur beschrieben ist, die vorliegen würde, wenn tatsächlich zwei Carboxylgruppen bei der Bildung des Oligo(ester/amids) gemäß einem bevorzugten Verfahren abgespalten würden, an die zwei Carboxylgruppen gebunden.
Obgleich wenigstens einige der R²-Gruppen in Formel (1) die Direststruktur haben werden, die resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, können einige der R²-Gruppen lineare Ketten von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen sein, d.h. können lineare C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppen sein. So können einige der R²-Gruppen die Struktur -(CH₂)_4-12- haben, die von einer Kette von 4 bis 12 Methylengruppen ableitet.
Die Addition einiger linearer C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppen in Oligo(ester/amiden) von Formel (1) erhöht typischerweise den Schmelzpunkt der Verbindungen und Zusammensetzungen, die diese enthalten. Die Verbindungen und Zusammensetzungen der Erfindung haben jedoch vorzugsweise Schmelzpunkte von weniger als 120°C.
Dementsprechend stellen, wenn lineare C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppen als der R²-Teil von Formel (1) eingeschlossen sind, solche Gruppen vorzugsweise eine geringere Anzahl von solchen Gruppen dar, d.h. weniger als 50% der R²-Gruppen sind lineare C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppen. In verschiedenen Aspekten der Erfindung sind weniger als 40%, 30%, 20%, 10% und 5% der R²-Gruppen lineare C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppen. In einem Aspekt sind alle R²-Gruppen der Direst, der resultiert, wenn von polymerisierter Fettsäure zwei Carboxylgruppen abgespalten werden.
In Formel (1) ist R³ ein Direst, ausgewählt aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden). Der C_2-36-Kohlenwasserstoff enthält, zusätzlich zu Wasserstoffatomen, wenigstens zwei und nicht mehr als 36 Kohlenstoffatome. Die Kohlenstoffatome können in einer linearen, verzweigten oder zyklischen Weise angeordnet sein und können durch jede Kombination von Einzel-, Doppel- und Dreifachbindungen verknüpft sein, solange eine stabile Struktur resultiert. In verschiedenen Ausführungsformen ist R³ ein gesättigter Kohlenwasserstoff-Direst, ein linearer Kohlenwasserstoff-Direst und/oder enthält 2–30, 2–20, 2–10, 2–6, 2–4 oder 2 Kohlenstoffatome.
R³ kann auch ein C_4-30-Poly(alkylenoxid) sein. Wie hierin verwendet hat der Begriff „Poly(alkylenoxid)" seine Standardbedeutung in der Technik und betrifft mehrere (d.h. wenigstens zwei) Alkylengruppen, die miteinander durch Ethergruppen (d.h. Sauerstoffatome) verknüpft sind. Der Poly(alkylenoxid)-Direst der vorliegenden Erfindung besitzt wenigstens vier Kohlenstoffatome und schließt somit das Poly(alkylenoxid) der Struktur -CH₂CH₂-O-CH₂-CH₂- ein. Allgemeiner hat das Poly(alkylenoxid) die Struktur (-R⁴-O-)_m, worin R⁴ eine Alkylengruppe ist (d.h. eine oder eine Kette von Methylengruppen) und m eine ganze Zahl ist, so daß die Poly(alkylenoxid)-Gruppe wenigstens 4, aber weniger als 30 Kohlenstoffatome besitzt. Im allgemeinen wird R⁴ unabhängig bei jedem Auftreten ausgewählt, in einem Aspekt ist R⁴ jedoch bei jedem Auftreten einer R³-Gruppe dieselbe. In verschiedenen Aspekten hat die Poly(alkylenoxid)-Gruppe 4–28, 4–20, 4–16, 4–10 oder 4 Kohlenstoffatome.
In Formel (1), und bei jedem Auftreten, wird R³ unabhängig ausgewählt aus den oben beschriebenen Gruppen. In zwei Aspekten der Erfindung sind alle R³-Gruppen entweder C_2-36-Kohlenwasserstoff oder C_4-30-Poly(alkylenoxid). Im allgemeinen wird die Einbeziehung einer Poly(alkylenoxid)-Gruppe in eine Verbindung von Formel (1) bewirken, daß die Verbindung, und Zusammensetzungen, die die Verbindung enthalten, einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine niedrigere Schmelzviskosität haben.
Die Erfindung stellt auch Zusammensetzungen zur Verfügung, die eine Mehrzahl von Verbindungen von Formel (1) einschließen. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff Mehrzahl „wenigstens zwei", wobei die „wenigstens zwei" Verbindungen nicht-identische Strukturen haben. Typischerweise wird, wenn eine Verbindung von Formel (1) mit einem bevorzugten Verfahren hergestellt wird, wie unten im Detail beschrieben, die Verbindung in Vermischung mit einer oder mehreren anderen Verbindungen von Formel (1) hergestellt werden. Diese Mischung ist eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung. In einer bevorzugten Zusammensetzung werden alle Verbindungen dieselben R¹-, R²- und R³-Gruppen haben, sie werden jedoch verschiedene Werte für „n" haben. Somit kann die Zusammensetzung eine Mischung von Verbindungen mit 4, 6, 8, 10 und 12 Carbonylgruppen enthalten.
Obgleich eine Zusammensetzung der Erfindung wenigstens zwei von diesen Verbindungen enthalten wird, kann sie ebenso zusätzliche Verbindungen enthalten, einschließlich Verbindungen von Formel (1), bei denen n 0 ist und/oder n eine ganze Zahl von mehr als 5 ist. Zusammensetzungen der Erfindung schließen typischerweise eine Mischung von Oligo(ester/amiden) von Formel (1) zusätzlich zu zum Beispiel Nebenprodukten ein, die während der die Verbindung bildenden Reaktion gebildet werden. Obgleich die Oligo(ester/amide) von Formel (1) von Nebenprodukten und/oder voneinander unter Verwendung von z.B. Chromatographie oder Destillation gereinigt werden können, liegen die Nebenprodukte typischerweise nur in entweder minimalen Mengen vor oder verleihen einer Zusammensetzung, die die erfinderischen Verbindungen enthält, wünschenswerte Eigenschaften und müssen somit nicht von den Oligo(ester/amiden) von Formel (1) getrennt werden, damit ein geeignetes Tintenstrahlharz hergestellt werden kann. Aus Vereinfachungsgründen wird das Wort „Zusammensetzung" unten verwendet, um sich auf ein Material zu beziehen, das nützlich in einer Tintenstrahltinte ist, obgleich es anerkannt werden muß, daß eine einzelne gereinigte Verbindung von Formel (1) auch in der Tinte nützlich sein könnte, solange sie die in den unten beschriebenen Zusammensetzungen gewünschten Eigenschaften hat.
In einer Zusammensetzung der Erfindung stellen Verbindungen von Formel (1), bei denen n 1–5 ist, wenigstens 50 Mol-%, vorzugsweise wenigstens 75 Mol-%, bevorzugter wenigstens 90 Mol-% und noch bevorzugter wenigstens 95 Mol-% dar, bezogen auf alle Verbindungen von Formel (1) in der Zusammensetzung, ungeachtet des Wertes für n, d.h. wobei man erlaubt, daß n jeden Wert annimmt. Im allgemeinen zeigt, wenn die Zusammensetzung einen größeren Anteil an Verbindungen von Formel (1) mit n größer als 5 enthält, die Zusammensetzung eine höhere Viskosität, als typischerweise für Tintenstrahldruck geeignet ist. In einer weiteren Zusammensetzung der Erfindung stellen Verbindungen von Formel (1), bei denen n 1–5 ist, wenigstens 50 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 75 Gew.-%, bevorzugter wenigstens 90 Gew.-% und noch bevorzugter wenigstens 95 Mol-% derjenigen Verbindungen von Formel (1), die in der Zusammensetzung vorhanden sind, dar, wobei n jede ganze Zahl annehmen kann.
Das durchschnittliche Molekulargewicht einer Zusammensetzung, die eine Mehrzahl von Verbindungen von Formel (1) enthält, spiegelt die Anzahl von Wiederholungseinheiten in einer „durchschnittlichen" Verbindung von Formel (1), die in der Zusammensetzung vorhanden ist, wider. In einer Ausführungsform hat die Gesamtheit der Verbindungen von Formel (1) in einer erfinderischen Zusammensetzung ein Peak-Molekulargewicht, gemessen durch Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol-Standards, von weniger als 8.000 oder weniger als 5.000 oder weniger als 3.000 oder weniger als 2.000. In diesen Zusammensetzungen liegt das Molekulargewicht im Gewichtsmittel der gesamten Oligo(ester/amid)-Verbindungen typischerweise bei weniger als 10.000 und, in verschiedenen Ausführungsformen, bei weniger als etwa 8.000, weniger als etwa 6.000 oder weniger als etwa 4.000.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung Zusammensetzungen zur Verfügung, die eine Mehrzahl von Verbindungen von Formel (1) einschließen, wobei die Zusammensetzung ein Peak-Molekulargewicht, gemessen durch Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol-Standards, von weniger als 8.000, oder weniger als 5.000 oder weniger als 3.000 oder weniger als 2.000 aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform beträgt das Molekulargewicht im Gewichtsmittel der Zusammensetzung weniger als 10.000 oder weniger als 8.000 oder weniger als 6.000 oder weniger als 4.000.
Die Zusammensetzungen der Erfindung haben vorzugsweise Erweichungspunkt-, Schmelzviskositäts- und VOC(Gehalt an flüchtigen Substanzen)-Eigenschaften, die die Zusammensetzung zur Verwendung als eine Komponente von Tintenstrahldrucktinten geeignet machen. In Formel (1) stellt „n" eine Anzahl von Wiederholungseinheiten dar und ist eine ganze Zahl, die ausgewählt ist aus 1, 2, 3, 4 und 5, d.h. ist 1–5. Im allgemeinen wird, wenn die Anzahl von Wiederholungseinheiten steigt, die Schmelzviskosität der Zusammensetzung steigen und der Schmelzpunkt sinken.
Um in einer Heißschmelztinte nützlich zu sein, sollte eine Zusammensetzung der Erfindung typischerweise bei Raumtemperatur ein Feststoff sein und einen Schmelzpunkt unterhalb der Betriebstemperatur der Druckausrüstung haben, die verwendet wird, um die geschmolzene Tinte (hergestellt aus Verbindungen) von Formel (1)) auf ein Substrat aufzubringen. Wenn die erfinderische Zusammensetzung beim Tintenstrahldruck mit herkömmlicher Druckausrüstung verwendet wird, hat die Zusammensetzung typischerweise einen Schmelzpunkt von etwa 40°C bis etwa 150°C, vorzugsweise etwa 60°C bis etwa 140°C und bevorzugter etwa 80°C bis etwa 130°C. Der Schmelzpunkt kann durch z.B. die Tropfpunktvorrichtung gemessen werden, die von Mettler-Toledo International, Inc. (CH- 8606 Greifensee, Schweiz; http://www.mt.com) als deren Modell FP83HT Dropping Point Cell vertrieben wird. Der Schmelzpunkt der Zusammensetzung kann durch Variation der Identitäten von R¹, R², R³ und n in Formel (1), wie hierin erläutert, variiert werden.
Wenn geschmolzen, hat die erfinderische Zusammensetzung vorzugsweise eine Viskosität, üblicherweise als „Schmelzviskosität" bezeichnet, die für eine Komponente einer Heißschmelztinte geeignet ist. Wieder kann die Schmelzviskosität der erfinderischen Zusammensetzung durch richtige Auswahl der Identitäten von R¹, R² und R³ variiert werden. Für die Einbeziehung in eine Strahltinte, die mit einer herkömmlichen Ausrüstung aufgebracht werden soll, sollte die Zusammensetzung typischerweise eine Schmelzviskosität von weniger als etwa 300 Centipoise (cP) bei 150°C besitzen und hat vorzugsweise eine Schmelzviskosität von weniger als etwa 100 cP bei 130°C. Die Schmelzviskosität kann geeigneterweise unter Verwendung des Modells RVTD Digital Viscometer von Brookfield Engineering Laboratories (Middleboro, MA; http://www.brookfieldengineering.com) gemessen werden.
Heißschmelztinten sind vorzugsweise bei Raumtemperatur oder sogar leicht erhöhten Temperaturen, wie sie erfahren werden können, wenn bedruckte Materialien bei heißem Wetter mit LKW oder Bahn transportiert werden, nicht-klebrig. Somit ist das Oligo(ester/amid) vorzugsweise unter denselben Bedingungen nicht-klebrig. Nicht-klebrige Oligo(ester/amide) können gemäß der hierin offenbarten Erfindung hergestellt werden. Ein weiteres bevorzugtes Merkmal des Oligo(ester/amids) ist, daß es farblos ist. Schwarze Heißschmelztinten sind jedoch kommerziell wünschenswert, so sind gefärbte Oligo(ester/amide), d.h. bernsteinfarbene oder trübe Verbindungen, und Zusammensetzungen, die eine Mehrzahl von Verbindungen enthalten, ebenfalls nützlich. Überdies sind bevorzugte Oligo(ester/amide) hart und nicht ölig.
Bei der Herstellung von Verbindungen von Formel (1), und Zusammensetzungen, die eine Mehrzahl dieser Verbindungen enthalten, sind bevorzugte Ausgangsmaterialien Monoalkohol, Dimersäure und wenigstens ein difunktioneller Reaktant, ausgewählt aus Diol und Aminoalkohol, oder reaktive Äquivalente von irgendwelchen von diesen.
Der Monoalkohol hat Formel R¹-OH, worin R¹ wenigstens 20 Kohlenstoffatome aufweist, wie oben definiert. Beispielhafte Monoalkohole, die in der Erfindung nützlich sind, schließen 1-Eicosanol (C₂₀), 1-Docosanol (C₂₂, auch bekannt als Behenylalkohol), Dotriacontanol (C₃₂), Tetratriacontanol (C₃₄), Pentatriacontanol (C₃₅), Tetracontanol (C₄₀), Tetraacontanol (C₄₄), Dopentaacontanol (C₅₄), Tetrahexaacontanol (C₆₄), Dohexaacontanol (C₇₂), etc. ein. Im wesentlichen reine einwertige lineare Alkohole mit mehr als 20 Kohlenstoffatomen sind von vielen Lieferanten erhältlich, einschließlich Aldrich (Milwaukee, WI; http://www.aldrich.sial.com) und M. Michel and Company, Inc. (New York, NY). Ein geeigneter reiner einwertiger Alkohol ist Behenylalkohol, kommerziell erhältlich als CACHALOT^® von M. Michel and Company, Inc. (New York, NY).
Alternativ kann der Monoalkohol eine Mischung von einwertigen Alkoholen sein. Vorzugsweise haben wenigstens etwa 90% der einwertigen Alkohole in einer Mischung von einwertigen Alkoholen wenigstens etwa 20 Kohlenstoffatome und bevorzugter wenigstens etwa 24 Kohlenstoffatome. Die restlichen 10% Unreinheit in einer Mischung von einwertigen Alkoholen können weniger als 20 Kohlenstoffatome aufweisen, solange das Gemisch von einwertigen Alkoholen einen Hydroxylwert von wenigstens etwa 60, vorzugsweise etwa 70 bis etwa 130 hat.
Dampfdruckosmometrie (VPO) kann, unter vielen anderen Techniken, verwendet werden, um das Molekulargewicht im Zahlenmittel eines Gemischs von Alkoholen zu charakterisieren. Die Mischungen von einwertigen Alkoholen, die in der Erfindung nützlich sind, haben Molekulargewichte im Zahlenmittel nach VPO von 200 bis etwa 800, vorzugsweise etwa 300 bis etwa 600. Reiner einwertiger linearer C₂₂-Alkohol hat ein Molekulargewicht nach VPO von 326. Geeignete Mischungen von Alkoholen sind kommerziell erhältlich von z.B. Petrolite Corporation (Tulsa, OK) oder Aston Chemicals (Bucks, Großbritannien; http://www.aston- chemicals.com) unter den Marken UNILIN^® oder PERFORMACOL^®. Insbesondere die UNILIN^®-(oder PERFORMACOL^®-)-Produktnummern 350, 425 und 550, mit Kohlenstoffzahlen von 30 bis 50, sind bevorzugt.
Wenigstens einige der R²-Gruppen sind von polymerisierter Fettsäure abgeleitet. Fettsäurepolymerisation wird von vielen Firmen in den Vereinigten Staaten praktiziert und demgemäß ist polymerisierte Fettsäure ohne weiteres verfügbar. Recht oft wird die rohe Polymerisationsmischung einem Reinigungsverfahren (typischerweise Destillation) unterzogen, um ein Produkt zu erhalten, das in Dimersäure angereichert ist. In einer Ausführungsform ist R² wenigstens 80 Gew.-% dimere Spezies und weniger als 20 Gew.-% nicht-dimere (z.B. trimere) Spezies. In einer weiteren Ausführungsform ist R² wenigstens 90 Gew.-% dimere Spezies. In noch einer weiteren Ausführungsform ist R² wenigstens 95 Gew.-% dimere Spezies. Geeignete polymerisierte Fettsäuren sind kommerziell zum Beispiel erhältlich als UNIDYME^®-Dimersäure von Union Camp Corporation (Wayne, NJ), EMPOL^®-Dimersäure von Henkel Corporation, Emery Oleochemicals Division (Cincinnati, OH), PRIPOL^®-Dimersäure von Unichema North America (Chicago, IL) und SYLVADYM^®-Dimersäure von Arizona Chemical, division of International Paper (Panama City, FL).
Die R²-Gruppe kann in eine Verbindung der Erfindung eingearbeitet werden, indem „Co-Disäure" als einer der Reaktanten eingesetzt wird. Die Co-Disäure besitzt Formel HOOC-R²-COOH (wobei R² oben definiert ist). Co-Disäuren, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen 1,6-Hexandisäure (Adipinsäure), 1,7-Heptandisäure (Pimelinsäure), 1,8-Octandisäure (Suberinsäure), 1,9-Nonandisäure (Azelainsäure), 1,10-Decandisäure (Sebacinsäure), 1,11-Undecandisäure, 1,12-Dodecandisäure (1,10-Decandicarbonsäure), 1,13-Tridecandisäure (Brassylinsäure) und 1,14-Tetradecandisäure (1,12-Dodecandicarbonsäure) ein. Solche Co-Disäuren sind von z.B. Aldrich Chemical erhältlich.
Eine weitere beispielhafte Co-Disäure zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist das Reaktionsprodukt von Acryl- oder Methacrylsäure (oder dem Ester davon, mit einem anschließenden Hydrolyseschritt, um eine Säure zu bilden) und einer gesättigten Fettsäure. Eine C₂₁-Disäure dieses Typs kann zum Beispiel hergestellt werden, indem Acrylsäure mit einer ungesättigten C₁₈-Fettsäure (z.B. Ölsäure) umgesetzt wird, wobei vermutlich zwischen den Reaktanten eine En-Reaktion abläuft. Eine beispielhafte C₂₁-Disäure ist kommerziell erhältlich von Westvaco Corporation, Chemical Division (Charleston Heights, S.C.; http://www.westvaco.com), als deren Produktnummer 1550.
Aromatische Disäuren können als die Co-Disäure verwendet werden. Eine „aromatische" Disäure, wie hierin verwendet, ist ein Molekül mit zwei Carbonsäuregruppen (-COOH) oder reaktiven Äquivalenten davon (z.B. Säurechlorid (-COCl) oder Ester (-COOR)) und wenigstens einem aromatischen Ring („Ar"). Phthalsäuren, z.B. Isophthalsäure und Terephthalsäure, sind beispielhafte aromatische Disäuren. Die aromatische Disäure kann aliphatische Kohlenstoffe, gebunden an den (die) aromatischen Ring(e) enthalten, wie in HOOC-CH₂-Ar-CH₂-COOH und dergleichen. Die aromatische Disäure kann zwei aromatische Ringe enthalten, die miteinander durch eine oder mehrere Kohlenstoffbindungen verknüpft sein können (z.B. Biphenyl mit Carbonsäure-Substitution) oder die kondensiert sein können (z.B. Naphthalin mit Carbonsäure-Substitution). Geeignete aromatische Disäuren sind von z.B. Aldrich Chemical erhältlich.
Die R³-Gruppe wird geeigneterweise in Oligo(ester/amide) von Formel (1) durch einen Aminoalkohol von Formel H₂N-R³-OH eingeführt. Solche Aminoalkohol-Reaktanten sind auch als Alkanolamine bekannt. Im Aminoalkohol ist die R³-Gruppe ein Direst, ausgewählt aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden), wie oben beschrieben. Die Verwendung von Aminoalkohol liefert X-R³-X-Gruppen entsprechend zu NH-R³-O.
Beispielhafte Aminoalkohole sind 3-Amino-Propanol und 2-(2-Aminoethoxy)ethanol. Die Hydroxylgruppe des Aminoalkohols ist vorzugsweise ein primärer Alkohol und die Aminogruppe ist in ähnlicher Weise eine primäre Aminogruppe. Geeignete Aminoalkohole sind von vielen kommerziellen Lieferanten erhältlich, einschließlich der folgenden Hersteller und/oder Vertreiber: Aldrich (Milwaukee, WI; http://www.aldrich.sial.com); EM Industries, Inc. (Hawthorne, NY; http://www.emscience.com), Lancaster Synthesis, Inc. (Windham, NH; http://www.lancaster.co.uk); und Spectrum Quality Product, Inc. (New Brunswick, NJ; http://www.spectrumchemical.com).
Repräsentative Aminoalkohole können eine R³-Gruppe enthalten, die ein C_4-30-Poly(alkylenoxid) ist, wobei solche R³-Gruppen, ohne Beschränkung, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid und Copolymere (entweder statistische, alternierende oder Block-Copolymere) von Ethylenoxid und Propylenoxid einschließen. Solche sauerstoffhaltigen R³-Gruppen können leicht in eine Verbindung von Formel (1) durch Verwendung von JEFFAMINE^®-Alkanolaminen (Huntsman Chemical, Inc., Houston, TX; http://www.huntsman.com) eingeführt werden. Diese Materialien sind in einem breiten Bereich von Molekulargewichten erhältlich. Obgleich einige der R³-Gruppen Sauerstoff enthalten können (wenigstens etwa 1%), enthält vorzugsweise eine kleinere Anzahl (weniger als 50%) der R³-Gruppen Sauerstoff und bevorzugter enthalten weniger als etwa 20% der R³-Gruppen Sauerstoff.
Reaktive Äquivalente von Disäuren, Monoalkohol und/oder Aminoalkoholen können in der Erfindung verwendet werden. Die Disäure kann zum Beispiel teilweise oder insgesamt durch Diester ersetzt werden, wobei „Diester" sich auf das Veresterungsprodukt von Disäure mit hydroxylhaltigen Molekülen bezieht. Solche Diester werden jedoch vorzugsweise aus relativ flüchtigen hydroxylhaltigen Molekülen hergestellt, damit das hydroxylhaltige Molekül im Anschluß an die Reaktion des Monoalkohols und/oder Aminoalkohols/Diols (beide wie hierin definiert) mit dem Diester leicht aus dem Reaktionsgefäß entfernt werden kann. Ein Niederalkyldiester, d.h. das Veresterungs- oder Diveresterungsprodukt von Disäure, wie hierin definiert, und einem einwertigen C_1-4-Alkohol (z.B. Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol), kann teilweise oder insgesamt anstelle der Disäure in der das Oligo(ester/amid) bildenden Reaktion der Erfindung verwendet werden. Das Säurehalogenid der Disäure kann in ähnlicher Weise teilweise oder insgesamt anstelle der Disäure eingesetzt werden, ein solches Material ist typischerweise jedoch sehr viel teurer und schwieriger zu handhaben, verglichen mit der Disäure, und somit ist die Disäure bevorzugt. In ähnlicher Weise kann eine Hydroxylgruppe im Monoalkohol, Aminoalkohol oder Diol mit einer flüchtigen Säure, z.B. Essigsäure, verestert werden, bevor sie in der das Oligo(ester/amid) bildenden Reaktion der Erfindung eingesetzt wird. Obgleich solche reaktiven Äquivalente in der Reaktion eingesetzt werden können, ist ihr Vorhandensein nicht bevorzugt, weil solche Äquivalente unerwünschte reaktive Gruppen in das Reaktionsgefäß einbringen.
Wie hierin beschrieben sind Disäure (einschließlich Dimersäure und Co-Disäure), Monoalkohol und difunktionelle Reaktant(en), ausgewählt aus Aminoalkohol, Ausgangsmaterialien, um die Verbindungen und Zusammensetzungen der Erfindung herzustellen. Diese Ausgangsmaterialien werden vorzugsweise miteinander unter Einhaltung der Stöchiometrie und unter Reaktionsbedingungen umgesetzt, so daß die Säurezahl des resultierenden Reaktionsproduktes niedriger als 25 ist, vorzugsweise niedriger als 15, bevorzugter niedriger als 10, während die Aminzahl vorzugsweise niedriger als 10 ist, bevorzugter niedriger als 5 und noch bevorzugter niedriger als 1. Das Voranschreiten der Reaktion kann durch periodisches Ziehen von Proben und Messen der Säurezahl der Proben überwacht werden. Techniken zum Messen einer Säurezahl sind im Stand der Technik gut bekannt. Siehe z.B. ASTM D-465 (1982). Typischerweise kann eine 4- bis 8-stündige Reaktionszeit bei etwa 200–220°C ein Oligo(ester/amid) mit einer Säurezahl von weniger als etwa 25 liefern.
Um ein Oligo(ester/amid) der Erfindung herzustellen, werden die Disäure, der Monoalkohol und der difunktionelle Reaktant (Aminoalkohol) miteinander umgesetzt. Wie hierin verwendet, bedeutet „miteinander umgesetzt", daß die Reaktanten zusammengebracht werden, um eine Reaktionsmischung zu bilden, und diese Mischung bei einer erhöhten Temperatur gehalten wird, um Ester- und, falls gewünscht, Amidbildung zu erzielen. Jede Reihenfolge des Zusammenbringens ist geeignet, und die Heizgeschwindigkeit ist nicht besonders wichtig. Die endgültige Heiztemperatur beträgt geeigneterweise etwa 150°C bis etwa 250°C. Bei Temperaturen unterhalb etwa 150°C ist die Geschwindigkeit der Produktbildung unerwünscht langsam, während Temperaturen über etwa 250°C etwas Reakanten- und/oder Produktzersetzung bewirken können, was zu einem dunkel gefärbten Produkt führt.
Beim Erhitzen wird Wasserdampf entwickelt werden, da die Veresterungs- und Amidierungsreaktionen eintreten. Vorzugsweise wird der Wasserdampf kondensiert und aus der Reaktionsmischung abgezogen, sobald er sich bildet, wodurch die Reaktion zum Abschluß getrieben wird. Eine Dean-Stark-Falle wird geeigneterweise zu diesem Zweck verwendet. Ein sanfter Strom eines Inertgases, zum Beispiel Stickstoff, kann durch den Reaktionskolben geleitet werden, um die Entfernung des Wasserdampfes zu erleichtern. Alternativ wird der Wasserdampf durch Anlegen eines mittleren Vakuums von etwa 20–200 mTorr entfernt.
Ein Katalysator kann verwendet werden, um die Veresterungs- und Amidierungsreaktionen zu beschleunigen, wobei geeignete Katalysatoren im Stand der Technik gut bekannt sind und Schwefelsäure, Phosphorsäure und andere anorganische Säuren, Metallhydroxide und -alkoxide, wie etwa Zinnoxid und Titanisopropoxid, und zweiwertige Metallsalze, wie etwa Zinn- oder Zinksalze, einschließen. Wenn ein Katalysator vorliegt, sollte er in kleinen Mengen verwendet werden, z.B. weniger als etwa 5 Gew.-% der Gesamtmasse der Reaktionsmischung, vorzugsweise weniger als etwa 2% oder noch bevorzugter weniger als etwa 1% der gesamten Masse der Reaktionsmischung. Überschüssige Mengen an Katalysator erhöhen die Kosten der Herstellung des Oligo(ester/amids) und lassen oft Rückstand zurück, der schädlich für die Umgebung sein kann, in die Heißschmelztinte gegeben wird, z.B. einen Druckkopf.
Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung bereit, die mit einem Verfahren hergestellt ist, das den Schritt einschließt, daß verschiedene Reaktanten miteinander umgesetzt werden, um eine Reaktionsmischung zu liefern, wobei diese Reaktanten Dimersäure oder ein reaktives Äquivalent derselben, Monoalkohol oder ein reaktives Äquivalent desselben und Aminoalkohol öder ein reaktives Äquivalent desselben einschließen. Die relativen Mengen der Reaktanten und die Dauer des Reaktionszeitraums sollte derart sein, daß die resultierende Zusammensetzung eine Säurezahl von weniger als 25 hat. Der Monoalkohol oder das reaktive Äquivalent desselben können Monoalkohol von Formel R¹-OH einschließen, worin R¹ ein linearer C₂₀₊-Kohlenwasserstoff ist. Die Produktzusammensetzung sollte ein relativ niedriges Molekulargewicht haben, typischerweise ein Molekulargewicht im Gewichtsmittel von weniger als 10.000, gemessen mit Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol-Standards. Um sie beim Druck zu verwenden, sollte die Zusammensetzung in Vermischung mit einer bildbildenden Komponente eingesetzt werden.
Es ist wichtig, die Stöchiometrie der Reaktanten zu kontrollieren, um Oligo(ester/amid) gemäß der Erfindung herzustellen. In der folgenden Diskussion, die sich auf Reaktantenstöchiometrie bezieht, werden die Begriffe „Äquivalent(e)" und „Äquivalentprozent" verwendet werden und sollen ihre Standardbedeutungen haben, wie im Stand der Technik verwendet. Für zusätzliche Klarheit wird jedoch angemerkt, daß Äquivalente sich auf die Anzahl von reaktiven Gruppen beziehen, die in einer molaren Menge eines Moleküls vorhanden ist, so daß ein Mol einer Dicarbonsäure (z.B. Dimersäure oder Sebacinsäure) zwei Äquivalente Carbonsäure aufweist, während ein Mol Monoalkohol ein Äquivalent Hydroxyl aufweist. Überdies wird betont, daß die Disäure primär nur zwei reaktive Gruppen aufweist (beide Carbonsäure, in dem Falle, daß die polymerisierte Fettsäure etwas mehr Säure enthält, wird die polymerisierte Fettsäure einige Spezies mit drei reaktiven Gruppen enthalten), der Monoalkohol nur eine reaktive Gruppe aufweist (eine Hydroxylgruppe) und der Aminoalkohol nur zwei reaktive Gruppen aufweist (eine Hydroxylgruppe und eine primäre Amingruppe), und diese sind vorzugsweise, obgleich nicht notwendigerweise, die einzigen reaktiven Materialien, die in der Reaktionsmischung vorliegen.
Die folgende Diskussion wird die bevorzugten Reaktionsbedingungen für eine Reaktionsmischung beschreiben, die Disäure, Monoalkohol und Aminoalkohol einschließt.
Gemäß der Erfindung ist es bevorzugt, daß die Äquivalente von Carbonsäure im wesentlichen den kombinierten Äquivalenten von Hydroxyl (geliefert durch Monoalkohol und Aminoalkohol) und Amin (geliefert durch Aminoalkohol) entsprechen. Mit anderen Worten ist, wenn die Reaktionsmischung, die verwendet wird, um eine Oligo(ester/amid)-Verbindung herzustellen, „x" Äquivalente Carbonsäure, „y" Äquivalente Amin und „z" Äquivalente Hydroxyl aufweist, 0,9 ≤ {x/(y + x)} ≤ 1,1, und vorzugsweise {x/(y + z)} im wesentlichen 1,0. Unter diesen Bedingungen werden im wesentlichen alle Carbonsäuregruppen mit im wesentlichen allen Hydroxyl- und Amingruppen reagieren, so daß das Endprodukt sehr wenig nicht-umgesetzte Carbonsäure-, Hydroxyl- oder Amingruppen enthält. Mit anderen Worten ist vorzugsweise jede der Säure- und Aminzahlen einer Zusammensetzung, die mehrere Verbindungen der Erfindung enthält, niedriger als etwa 25, ist bevorzugter niedriger als etwa 15 und ist bevorzugter weniger als etwa 10 und ist noch bevorzugter niedriger als etwa 5.
Wenn Co-Disäure eingesetzt wird, um ein Oligo(ester/amid) herzustellen, trägt die Co-Disäure vorzugsweise nicht mehr als etwa 50% der Äquivalente von Carbonsäure, die in der Reaktionsmischung vorliegen, bei. Anders gesagt trägt die Co-Disäure von 0–50 Äquivalentprozent der Säureäquivalente in der Reaktionsmischung bei. Vorzugsweise trägt die Co-Disäure 0–30 Äquivalentprozent bei und bevorzugter trägt sie 0–10 Äquivalentprozent der Säureäquivalente in der Reaktionsmischung bei.
Um die Zusammensetzung der Erfindung herzustellen, ist es wichtig, die Äquivalente von Hydroxyl, Amin und Carbonsäure (oder von reaktiven Äquivalenten derselben), die in der die Verbindung bildenden Reaktion verwendet werden, zu kontrollieren. In einer Ausführungsform werden 1,8–2,2 Äquivalente Hydroxyl aus Monoalkohol und 0,8–1,2 Äquivalente Hydroxyl aus Aminoalkohol mit 4 Äquivalenten Säure aus polymerisierter Fettsäure umgesetzt, und Monoalkohol, Aminoalkohol und polymerisierte Fettsäure sind im wesentlichen die einzigen die Verbindung bildenden Reaktanten. In einer weiteren Ausführungsform werden 1,9–2,1 Äquivalente Hydroxyl aus Monoalkohol und 0,9–1,1 Äquivalente Hydroxyl aus Aminoalkohol mit 4 Äquivalenten Säure aus polymerisierter Fettsäure umgesetzt, und Monoalkohol, Aminoalkohol und polymerisierte Fettsäuren sind im wesentlichen die einzigen die Verbindung bildenden Reaktanten. In einer weiteren Ausführungsform werden 2 Äquivalente Hydroxyl aus Monoalkohol und 1 Äquivalent Hydroxyl aus Aminoalkohol mit 4 Äquivalenten Säure aus polymerisierter Fettsäure umgesetzt, und Monoalkohol, Aminoalkohol und polymerisierte Fettsäure sind im wesentlichen die einzigen die Verbindung bildenden Reaktanten.
Wenn die Äquivalente Hydroxyl aus Monoalkohol erhöht werden (alle anderen Faktoren bleiben konstant), wird das durchschnittliche Molekulargewicht (sowohl Zahlen- als auch Gewichtsmittel) einer Zusammensetzung, die mehrere Oligo(ester/amid)-Verbindungen enthält, abnehmen, während das durchschnittliche Molekulargewicht zunimmt, wenn die Äquivalente Hydroxyl aus Monoalkohol gesenkt werden. Die Einarbeitung von mehr difunktionellen Reaktanten (d.h. mehr Aminoalkohol und polymerisierte Fettsäure), während eine konstante Menge an monofunktionellem Reaktanten (d.h. Monoalkohol) aufrechterhalten wird, wird das durchschnittliche Molekulargewicht der Zusammensetzung erhöhen. Demgemäß wird die Stöchiometrie der Reaktanten einen signifikanten Einfluß auf die das Oligo(ester/amid) enthaltende Zusammensetzung haben.
Im Gegensatz zu der Situation für die meisten polymeren Spezies haben die Endgruppen in Mischungen von Verbindungen der Erfindung einen signifikanten Einfluß auf die Eigenschaften der Mischung. Die Endgruppen der Verbindungen, die linear und aus Kohlenwasserstoff gebildet sind (wie erfordert durch die Definition von R¹), werden der Mischung Kristallinität verleihen und werden dazu neigen, den Schmelzpunkt derselben zu erhöhen. Demgemäß wird, wenn mehr Endgruppen in der Mischung vorhanden sind, d.h. wenn das durchschnittliche Molekulargewicht der Mischung sinkt, der Schmelzpunkt der Mischung ansteigen. Weiterhin wird das Senken des durchschnittlichen Molekulargewichts bewirken, daß die Mischung eine niedrigere Schmelzviskosität hat.
Ein bevorzugtes Oligo(ester/amid) der Erfindung ist wenigstens teilweise durchsichtig und stört somit das Aussehen des Färbemittels oder einer anderen bildbildenden Komponente in der Tinte, färbt oder maskiert dieses nicht. Überdies sind bevorzugte Oligo(ester/amide) hart, sind nicht ölig und sind nicht-klebrig.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Heißschmelztintenzusammensetzung, die eine bildbildende Komponente und ein Oligo(ester/amid), wie oben beschrieben, umfasst. Die bildbildende Komponente ist ein Material, das mit allen Mitteln nachgewiesen oder beobachtet werden kann. Ein Färbemittel ist eine bevorzugte bildbildende Komponente, wobei Färbemittel visuell vom menschlichen Auge oder durch ein Ablesegerät für den optischen Charakter wahrgenommen werden können. Sowohl Farbstoffe als auch Pigmente sind geeignete Färbemittel, wobei umfangreiche Listen von spezifischen Farbstoffen und Pigmenten, die zur Verwendung in der Heißschmelztinte der vorliegenden Erfindung geeignet sind, angegeben sind in sowohl U.S.-Patent Nr. 5,286,288 als auch 5,122,187.
Alternativ kann die bildbildende Komponente ein magnetisches Material sein, das von einem geeigneten Lesegerät gescannt werden kann, oder ein fluoreszierendes Material, das durch Einwirkung von spezifischen Wellenlängen von Licht nachgewiesen werden kann. Obgleich in seltenen Fällen der Trägerstoff selbst als eine bildbildende Komponente dienen kann, ist es typischererweise der Fall, daß der Trägerstoff ein transparentes Material ist, das primär funktioniert, um die bildbildende Komponente bei erhöhten Temperaturen zu suspendieren und dispergieren, und dann hilft, die bildbildende Komponente nach dem Druck auf einem Substrat zu fixieren.
Der Trägerstoff stellt typischerweise etwa 0,5 bis 97 Gew.-% der Heißschmelztintenzusammensetzung dar und vorzugsweise etwa 80 bis 97 Gew.-% der Tintenzusammensetzung. Die bildbildende Komponente stellt typischerweise etwa 0,1–3 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,3–2 Gew.-% der Heißschmelztintenzusammensetzung dar.
Die Heißschmelztintenzusammensetzung der Erfindung kann Inhaltsstoffe zusätzlich zu Färbemittel und Poly(ester/amid) enhalten. Wenn die Heißschmelztinte zum Beispiel bei kontinuierlichem Tintenstrahldruck verwendet wird, kann die Tinte einen Elektrolyten enthalten. Wenn sie einen Elektrolyten enthält, kann die Heißschmelztinte induziert werden, um eine Ladung zu tragen, und Tröpfchen aus geladener Heißschmelztinte können entweder zu einem Drucksubstrat oder einer Recyclingrinne gelenkt werden, durch Einstellung eines elektrostatischen Feldes, durch das die geladenen Tintenteilchen hindurch müssen. Ein geeigneter Elektrolyt für die Heißschmelztintenzusammensetzung der Erfindung ist ein anorganisches Salz, wie offenbart in z.B. U.S.-Patent Nr. 5,286,288. Wenn der Elektrolyt ein anorganisches Salz ist, liegt vorzugsweise, wie ebenfalls im '288-Patent offenbart, eine den Elektrolyten solvatisierende und dissoziierende Verbindung in der Heißschmelztintenzusammensetzung vor.
Andere Inhaltsstoffe, die in der Heißschmelztintenzusammensetzung der Erfindung vorhanden sein können, schließen einen oder mehrere von einem Korrosionsinhibitor, Biozid, Weichmacher, Klebrigmacher, Tensid, Dispergiermittel, Antioxidationsmittel, Rheologiemodifikator und UV-Stabilisator ein.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung bereit, die ein bildbildendes Mittel und eine Verbindung von Formel (1) einschließt:
wobei, unabhängig bei jedem Auftreten, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem Direst, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der Direst ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein Direst ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist das bildbildende Mittel ein Färbemittel, ist die Druckzusammensetzung im wesentlichen frei von jeder Komponente mit einem Siedepunkt von weniger als etwa 150°C (d.h. ist lösemittelfrei) und/oder liegt bei einer Temperatur oberhalb 75°C.
Heißschmelztintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können im allgemeinen einfach hergestellt werden, indem die gewünschten Inhaltsstoffe zusammengebracht werden, um eine Mischung zu bilden, und die Mischung unter Rühren erhitzt wird, um eine geschmolzene homogene Zusammensetzung zu bilden, welche die Heißschmelztintenzusammensetzung ist. Eine Temperatur im Bereich von etwa 90°C bis etwa 150°C ist typischerweise angemessen, um eine homogene Zusammensetzung nach einer Rührzeit von etwa 5 Sekunden bis etwa 10 Minuten zu erreichen. Es ist auch möglich, eine Komponente der Tinte, z.B. den Trägerstoff, zu schmelzen und dann weitere Komponenten unter Rühren hinzuzugeben. Wenn Pigment in die Heißschmelztintenzusammensetzung einbezogen wird, dann kann es notwendig sein, die Mischung von Inhaltsstoffen zu vermahlen, um eine gleichförmige Dispersion des Pigments in der Tinte zu bewirken. Vermahlen kann geeigneterweise mit einer Kugelmühle oder einem Atritor durchgeführt werden.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Heißschmelztinte" eine Tinte, die bei Raumtemperatur ein Feststoff und bei der Betriebstemperatur des Druckers, der die Heißschmelztinte einsetzt, eine Flüssigkeit ist. Typische Drucker für Heißschmelztinten erhitzen die Tinte auf etwa 110°C bis etwa 130°C. Die Heißschmelztinte der Erfindung hat somit eine Viskosität von etwa 1 Centipoise (cP) bis etwa 50 cP bei einer Temperatur von etwa 75°C bis etwa 175°C, hat bevorzugter eine Viskosität von etwa 2 cP bis etwa 20 cP bei einer Temperatur von etwa 90°C bis etwa 150°C und hat noch bevorzugter eine Viskosität von etwa 5 cp bis etwa 15 cP bei einer Temperatur von etwa 110°C bis etwa 130°C.
Die Heißschmelztinte der Erfindung kann verwendet werden, um eine breite Vielfalt von Substraten zu bedrucken, die porös oder nicht-porös sein können. Beispielhafte Substrate schließen Kunststoffe, Kunststofflaminate, Glas, Metall, Papier, Holz, etc. ein. Die Tinte kann in Drop-on-Demand- und kontinuierlichen Tintenstrahldruckern verwendet werden, wobei diese Drucker von vielen Quellen kommerziell erhältlich sind.
Somit stellt die Erfindung in einem Aspekt ein Druckverfahren zur Verfügung, das den Schritt des Inkontaktbringens eines Substrats mit einer Tinte einschließt, wobei die Tinte eine bildbildende Komponente und eine Verbindung von Formel (1)
einschließt, worin, unabhängig bei jedem Vorkommen, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem zweiwertigen Rest, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein zweiwertiger Rest ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5. Der Schritt des Inkontaktbringens kann durch zum Beispiel Ausstoßen der Tinte aus einem Reservoir auf ein Substrat erreicht werden, wobei geeignete Substrate Papier und Polyester sind. In einem Aspekt hat die Tinte eine Viskosität von weniger als 150 cP, wenn gemessen bei 130°C.
Die Heißschmelztinte kann auch beim Kupfer- und Tiefdruck verwendet werden. Um solch einen Druck mit einer Heißschmelztinte zu erreichen, wird eine Heißschmelztinte, wie oben beschrieben, geschmolzen und die geschmolzene Tinte in einem Reservoir gespeichert. Eine Druckplatte, die typischerweise auf eine Temperatur von mehr als oder etwa gleich dem Schmelzpunkt der Heißschmelztinte erwärmt ist, wird dann mit dem Pool aus geschmolzener Heißschmelztinte in Kontakt gebracht. Auf diese Weise wird geschmolzene Heißschmelztinte auf eine Kupfer- oder Tiefdruckplatte überführt, im wesentlichen auf dieselbe Art und Weise, wie flüssige Tinten gegenwärtig auf eine Druckplatte überführt werden.
Die Druckplatte, mit geschmolzener Heißschmelztinte darauf, wird dann mit einem Substrat in Kontakt gebracht, um Tinte in einer bildähnlichen Weise auf das Substrat zu übertragen. Das Substrat, das typischerweise bei Raumtemperatur ist, wird sofort die Abkühlung der Heißschmelztinte induzieren und dadurch bewirken, daß die Tinte auf dem Substrat fixiert wird.
Die folgenden Beispiele werden als ein Mittel zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung angegeben und sollen nicht als eine Beschränkung derselben angesehen werden.
BEISPIELE
In den folgenden Beispielen waren die UNILIN^® 550-Alkohole von Petrolite (Tulsa, OK, obgleich gegenwärtig dasselbe Produkt offensichtlich von Aston Chemicals, Aston Chemicals, Bucks, Großbritannien; http://www.aston-chemicals.com, unter deren Marke PERFORMACOL^®-Alkohole erhältlich ist). 3-Amino-1-propanol und Diglykolamin (HO-CH₂CH₂-O-CH₂CH₂-NN₂, auch bekannt als 2-(2-Aminoethoxy)ethanol) sind von Aldrich (Milwaukee, WI; http://www.aldrich.sial.com) erhältlich. EMPOL^®-Dimersäure stammt von Henkel Corporation, Emery Oleochemicals Division (Cincinnati, OH; http://www.henkelcorp.com).
BEISPIEL 1
Ein Kolben wurde mit 90,0 g UNILIN^® 550-Alkoholen, 3,1 g 3-Amino-1-propanol und 58,2 g EMPOL^® 1008-Dimersäure beschickt. Diese Mischung wurde durch Erhitzen auf eine Temperatur von 220°C über einen 3-stündigen Zeitraum zur Reaktion gebracht, um ein Zwischenprodukt mit einer Säurezahl von 27,3 zu liefern. Dieses Zwischenprodukt wurde für weitere 5,25 Std. erhitzt, um Oligo(ester/amid) mit einer Säurezahl von 10,8 zu liefern.
BEISPIEL 2
Ein Kolben wurde mit 90,0 g UNILIN^® 550-Alkoholen, 4,3 g Diglykolamin und 58,2 g EMPOL^® 1008-Dimersäure beschickt. Diese Mischung wurde durch Erhitzen für 8 Stunden bei bis zu 220°C zur Reaktion gebracht, wobei während dieser Zeit etwas Wasser gebildet und durch vorsichtiges Hindurchspülen von Stickstoffgas durch den Kolben entfernt wurde, um das Produkt-Oligo(ester/amid) zu liefern, das eine hellbraune Farbe hatte.
BEISPIEL 3
Ein Kolben wurde mit 156,0 g UNILIN^® 550-Alkoholen, 9,1 g Diglykolamin und 110,0 g EMPOL^® 1010-Dimersäuren beschickt. Diese Mischung wurde durch Erhitzen auf 220°C über einen 8,5-stündigen Zeitraum zur Reaktion gebracht. Das Produkt-Oligo(ester/amid) hatte eine Säurezahl von 13,2 und eine Schmelzviskosität von 28,5 Centipoise (cP), wenn gemessen bei 130°C.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Ein Reaktionskolben, ausgestattet mit einem Rührer, einer Thermoelementsonde, einen Stickstoffeinlaß und einem Gasauslaß, wurde mit 47,0 g EMPOL^® 1008-Dimersäure, 60,0 g UNILIN^® 550-Alkoholen (50 Äq.-% OH) und 6,0 g Cyclohexandimethanol (50 Äq.-% OH, Eastman Chemicals „CHDM-D"^®) beschickt. Diese Mischung wurde unter einer langsamen Stickstoffspülung auf etwa 150°C erhitzt, um die Inhaltsstoffe unter Schmelzen zu vermischen, dann allmählich unter Rühren über einen Zeitraum von 5 h auf 225°C erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Stickstoffspülung erhöht und die Temperatur für 1 h bei 225°C gehalten. Das Produkt wurde dann ausgegossen. Es war weich, braun gefärbt, durchscheinend fest mit einem Mettler-Tropfpunkt von 97,3°C und einer Brookfield-Viskosität bei 130°C von 34,5 cP.

Claims

Verbindung von Formel (1)
worin, unabhängig bei jedem Vorkommen, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem zweiwertigen Rest, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein zweiwertiger Rest ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, unabhängig bei jedem Auftreten, R¹ eine lineare C_30-50-Alkylgruppe ist.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, unabhängig bei jedem Auftreten, R² ein zweiwertiger Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von einer polymerisierten Fettsäure abgespalten werden.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, unabhängig bei jedem Auftreten, R³ ein C_2-20-Kohlenwasserstoff ist.
Zusammensetzung, die eine Mehrzahl von Verbindungen nach Anspruch 1 umfaßt.
Zusammensetzung nach Anspruch 5 mit einem Erweichungspunkt von 50–120°C.
Zusammensetzung nach Anspruch 5 mit einer Schmelzviskosität von weniger als 150 cP, gemessen bei 130°C.
Zusammensetzung nach Anspruch 5 mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von weniger als 8.000, gemessen mit Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol-Standards.
Zusammensetzung nach Anspruch 5 mit einem Erweichungspunkt von 50–120°C und einer Schmelzviskosität von weniger als 150 cP, gemessen bei 130°C, wobei R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens 22 Kohlenstoffen ist und R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppe von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden.
Zusammensetzung, die ein bildbildendes Mittel und eine Verbindung von Formel (1) umfasst,
worin, unabhängig bei jedem Vorkommen, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem zweiwertigen Rest, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein zweiwertiger Rest ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bildbildende Mittel ein Färbemittel ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, die im wesentlichen frei von jeder Komponente mit einem Siedepunkt von weniger als etwa 150°C ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 10 mit einer Temperatur oberhalb 75°C.
Verfahren, welches den Schritt umfasst, daß Reaktanten miteinander zur Reaktion gebracht werden, um eine Produktmischung bereitzustellen, wobei die Reaktanten polymerisierte Fettsäure oder ein reaktives Äquivalent davon, Monoalkohol der Formel R¹-OH, worin R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffatomen ist, oder ein reaktives Äquivalent davon und Aminoalkohol oder ein reaktives Äquivalent davon umfassen, wobei die Reaktanten unter Bedingungen von Temperatur und Zeit zusammengebracht werden, um ein Reaktionsprodukt zu liefern, und das Reaktionsprodukt eine Säurezahl von weniger als 25 hat.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, das 1,8 bis 2,2 Äquivalente Hydroxyl aus Monoalkohol und 0,8 bis 1,2 Äquivalente Hydroxyl aus Aminoalkohol mit 4 Äquivalenten Säure aus polymerisierter Fettsäure umgesetzt werden und Monoalkohol, Aminoalkohol und polymerisierte Fettsäure im wesentlichen die einzigen Reaktanten sind.
Verbindung oder Zusammensetzung, hergestellt mit dem Verfahren von Anspruch 14.
Druckverfahren, welches umfasst, daß ein Substrat mit einer Tinte in Kontakt gebracht wird, wobei die Tinte eine bildbildende Komponente und eine Verbindung von Formel (1) umfasst:
worin, unabhängig bei jedem Vorkommen, R¹ eine lineare Alkylgruppe mit wenigstens zwanzig Kohlenstoffen ist; R² ausgewählt ist aus dem zweiwertigen Rest, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden, und einer linearen C_4-12-Kohlenwasserstoffgruppe, mit der Maßgabe, daß wenigstens ein Auftreten von R² der zweiwertige Rest ist, der resultiert, wenn zwei Carboxylgruppen von polymerisierter Fettsäure abgespalten werden; R³ ein zweiwertiger Rest ist, der ausgewählt ist aus C_2-36-Kohlenwasserstoffen und C_4-30-Poly(alkylenoxiden); X ausgewählt ist aus O und NH, so daß X-R³-X NH-R³-O ist; und n eine Anzahl von Wiederholungseinheiten darstellt, die ausgewählt ist von 1–5.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucken Tintenstrahldrucken ist.